[發明專利]基于TMS320C6713的船舶航向模糊PID融合控制器及控制方法

有效

• 申請號: 201210181413.5
• 申請日: 2012-06-05
• 公開（公告）號: CN102692926A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 李冰;邢博聞;劉勝;張蘭勇;王宇超;付薈璇;鄭秀麗;宋穎慧
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于TMS320C6713的船舶航向模糊PID融合控制器，其特征是：以TMS320C6713(U3)為核心數據處理器，以TPS75733（U1）為為核心數據處理器提供3.3V工作電壓，以TPS54310（U2）為為核心數據處理器提供1.4V工作電壓，以MAX706最為復位電路，為核心數據處理器以SST39VF1601（U7）FLASH存儲器進行數據存儲，TL16C752B（U9）的數據線與TMS320C6713(U3)直連、地址線通過SN74F32（U18）選取，TL16C752B（U9）通過兩片MAX3160（U10、U11）實現雙串口通信。

2.根據權利要求1所述的基于TMS320C6713的船舶航向模糊PID融合控制器，其特征是：異步串行接口協議芯片TL16C752B（U9）、第一MAX3160（U10）、第二MAX3160（U11）組成數據通信模塊；石英晶振(Y1)的兩個2管腳分別與TL16C752B（U9）的管腳13、14連接，第一電容（C1）、第二電容（C2）的一端分別接在石英晶振(Y1)兩端，第一電容（C1）、第二電容（C2）的另一端均接地，第一電阻（Rp）兩端分別與石英晶振(Y1)兩端連接，TL16C752B（U9）的管腳44與TMS320C6713(U3)管腳132連接、管腳45與TMS320C6713(U3)管腳131連接、管腳46與TMS320C6713(U3)管腳130連接、管腳47與TMS320C6713(U3)管腳129連接、管腳48與TMS320C6713(U3)管腳127連接、管腳1與TMS320C6713(U3)管腳128連接、管腳2與TMS320C6713(U3)管腳121連接、管腳3與TMS320C6713(U3)管腳122連接、管腳28與TMS320C6713(U3)管腳109連接、TMS320C6713(U3)管腳27與TMS320C6713(U3)管腳101連接、管腳26與TMS320C6713(U3)管腳100連接、管腳19與TMS320C6713(U3)管腳75連接、管腳15與TMS320C6713(U3)管腳79連接，第二電阻（R111）的兩端分別與TL16C752B（U9）的管腳36及GND連接，第十一按鍵（JP11）的兩端分別與TL16C752B（U9）的管腳36及+3.3V連接，SN74F32（U18）為或門芯片，SN74F32（U18）管腳1與TMS320C6713(U3)管腳57連接、管腳2與TMS320C6713(U3)管腳64連接，管腳4與TMS320C6713(U3)管腳57連接、管腳5與TMS320C6713(U3)管腳63連接，SN74F32（U18）管腳3與TL16C752B（U9）的管腳10連接、管腳6與TL16C752B（U9）的管腳11連接，SN74F32（U18）的管腳7接GND、管腳14接+3.3V，第一MAX3160（U10）管腳2接+3.3V、管腳1與管腳3間接電容（C163）、管腳4接GND、管腳18與管腳19間接第四電容（C164），第一電容（C161）兩端分別接第一MAX3160（U10）管腳20與GND，第二電容（C162）兩端分別接第一MAX3160（U10）管腳17與GND，第三電阻（R95）的兩端分別與第一MAX3160（U10）的管腳9及+3.3V連接，第一MAX3160（U10）管腳5與管腳6間接第四電阻R78，第一MAX3160（U10）管腳13與管腳14間接第五電阻（R79），第六電阻(R46)的兩端分別與第一MAX3160（U10）的管腳11及+3.3V連接，第七按鍵(JP7)的兩端分別與第一MAX3160（U10）的管腳11及GND連接，第七電阻(R47)的兩端分別與第一MAX3160（U10）的管腳12及+3.3V連接，第八按鍵(JP8)的兩端分別與第一MAX3160（U10）的管腳12及GND連接，第二8針端口（J9）為上位機通信端口，第二8針端口（J9）接口1與第一MAX3160（U10）管腳5連接、接口4與第一MAX3160（U10）管腳14連接、接口5與第一MAX3160（U10）管腳13連接、接口6與第一MAX3160（U10）管腳6連接、接口3接GND、接口7與接口8連接，第一MAX3160（U10）管腳16與TL16C752B（U9）管腳7連接、管腳15與TL16C752B（U9）管腳33連接、管腳8與TL16C752B（U9）管腳5連接、管腳7與TL16C752B（U9）管腳38連接、管腳10與TL16C752B（U9）管腳34連接，第二MAX3160（U11）管腳2接+3.3V、管腳1與管腳3間接第七電容（C167）、管腳4接GND、管腳18與管腳19間接第八電容（C168），第五電容（C165）兩端分別接第二MAX3160（U11）管腳20與GND，第六電容（C166）兩端分別接第二MAX3160（U11）管腳17與GND，第七電阻（R96）的兩端分別與第二MAX3160（U11）的管腳9及+3.3V連接，第二MAX3160（U11）管腳5與管腳6間接第八電阻（R80），第二MAX3160（U11）管腳13與管腳14間接第九電阻（R81），第十電阻（R48）的兩端分別與第二MAX3160（U11）的管腳11及+3.3V連接，第五按鍵（JP5）的兩端分別與第二MAX3160（U11）的管腳11及GND連接，第十一電阻（R449）的兩端分別與第二MAX3160（U11）的管腳12及+3.3V連接，第六按鍵（JP6）的兩端分別與第二MAX3160（U11）的管腳12及GND連接，第一8針端口（J8）為上位機通信端口，第一8針接口（J8）接口1與第二MAX3160（U11）管腳5連接、接口4與第二MAX3160（U11）管腳14連接、接口5與第二MAX3160（U11）管腳13連接、接口6與第二MAX3160（U11）管腳6連接、接口3接GND、接口7與8連接，第二MAX3160（U11）管腳16與TL16C752B（U9）管腳8連接、管腳15與TL16C752B（U9）管腳22連接、管腳8與TL16C752B（U9）管腳4連接、管腳7與TL16C752B（U9）管腳23連接、管腳10與TL16C752B（U9）管腳25連接。

3.一種采用權利要求1所述基于TMS320C6713的船舶航向模糊PID融合控制器的船舶航向控制方法，其特征是：

步驟1.系統初始化，通過自舉程序調用存儲于FLASH中的程序；

步驟2.通過與第一MAX3160芯片（U10）間通信，對上位機航向偏差值Δψ進行采集；

步驟3.根據當前航向偏差Δψ，進行船舶航向PID控制運算求得航向PID控制輸出舵角δ_α；

步驟4.根據當前航向偏差Δψ及其變化率進行船舶航向模糊控制運算求得航向模糊控制輸出舵角δ_β；

步驟5.伸縮因子求取，根據各控制分量輸出舵角值δ_α及δ_β，依照公式：α＝1-exp(-|δ_α|/|δ_α|+|δ_β|)、β＝1-exp(-|δ_β|/|δ_α|+|δ_β|)求取α、β；

步驟6.計算輸出控制舵角，采用融合算法輸出的控制舵角值為δ＝α×δ_α+β×δ_β；

步驟7.控制舵伺服系統，將舵角指令通過第二MAX3160芯片（U11）發送至所伺服系統實現船舶舵控制；

步驟8，通過與第二MAX3160芯片（U11）間通信，對舵伺服系統當前舵角值進行采集，并判斷，若舵角值存在問題轉至步驟9，無問題轉至步驟2，準備再次采樣；

步驟9，通過與第一MAX3160芯片（U10）間通信，將故障報告發至上位機。